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量子力学

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1: 2019/04/04(木) 15:29:49.54 ID:CAP_USER
量子力学分野における「ウィグナーの友人」と呼ばれる思考実験では、2人の観測者が相異なる矛盾する実在を体験できるという結論が導かれる。この結論は長年疑問視されてきたが、その結論が正しいことを検証する「実際」の実験を初めて実施した。

1961年のことだ。ノーベル物理学賞受賞者のユージン・ウィグナーは、さほど知られていない量子力学のパラドックスを論証した思考実験の概要をまとめた。ウィグナーの思考実験は、2人の観察者(ここでは、ウィグナーとウィグナーの知人)が異なる実在を体験できるという量子力学の奇妙な本質を示している。

以来、物理学者は「ウィグナーの友人」思考実験を使って測定の本質を探求し、客観的事実が存在するか否か議論してきた。客観的事実を立証するために実験をする科学者にとって、この議論は重要だ。もしも、科学者たちが異なる実在をそれぞれ体験するなら、彼らが合意できる客観的事実は存在しないことになる。

続きはソースで

https://www.technologyreview.jp/s/130562/a-quantum-experiment-suggests-theres-no-such-thing-as-objective-reality/
ダウンロード (1)


引用元: 【量子力学】客観的実在は存在せず?量子力学の逆説「ウィグナーの友人」を初実験[04/04]

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1: 2019/02/24(日) 16:54:05.53 ID:CAP_USER
~量子力学と相対性理論を統合した“万物の理論”に向け前進

 東北大学 学際科学フロンティア研究所/電気通信研究所の松本伸之助教(兼JST戦略的創造研究推進事業 さきがけ研究者)、東京大学 大学院理学系研究科の道村唯太助教、国立天文台 重力波プロジェクト推進室の麻生洋一准教授、東北大学 電気通信研究所の枝松圭一教授らの研究グループは20日、石英の細線で懸架された7mgの鏡の振動を、1秒間で10-14m程度の分解能で読み取れる測定器を開発した。
https://pc.watch.impress.co.jp/img/pcw/docs/1170/663/1_l.jpg

 現代における物理法則は、量子力学と呼ばれるミクロ世界の法則と、一般相対性理論と呼ばれるマクロな法則の2つで説明できるが、両理論が確立されて以来100年近くの間、理論の統合が実現できておらず、1つの理論であらゆる物理法則を説明できない。これは、相対性理論で説明できる重力が、量子力学で説明できないからだ。

 物理学には4つの相互作用がある。このうち強い相互作用はグルーオン、電磁相互作用は光子、弱い相互作用はウイークボソンとよばれるゲージ粒子の交換によって発生すると考えられている。しかし、最後の重力相互作用をもたらすと言われる重力子の作用はあまりにも小さいため、いまのところ発見されていない。

 というのも、これまで原子干渉計、ねじれ振り子、光格子時計などによって測定されたもっとも小さな重力源の質量は90gであったのに対し、もっとも重い量子状態を実現した物体は40ngで、両実験のスケールには10桁という大きな隔たりがあったからだ。

続きはソースで

https://pc.watch.impress.co.jp/img/pcw/docs/1170/663/2_l.jpg

https://pc.watch.impress.co.jp/docs/news/1170/663/
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引用元: 【測定器】東北大ら、0.1gの物体が生む重力を測定できるセンサー[02/20]

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1: 2019/03/24(日) 14:42:41.19 ID:CAP_USER
量子力学の理論によると「量子もつれ」状態にある粒子ペアは、一方の粒子を状態を測定すると、互いがどんなに離れていても、ただちにもう一方の粒子の状態に影響を及ぼす。直感に反するこの特性の根底に「隠れた変数理論」があるのかどうかを調べるため、前例のない規模の実験が実施された。もし、隠れた変数理論が存在すれば、量子暗号は完全に安全とは言えないことになる。

好奇心をそそられる質問がある。物理現象には原因のないものがあるのだろうか、それとも、すべての作用には理由があるのだろうか?

この難問は基礎科学の最も奇妙な分野の1つである量子物理学における核心的な質問だ。科学史上最大級の人物たちを悩ませてきた質問でもある。

この問題はまた、量子コンピューターや量子暗号などの新テクノロジーにとって重要な意味を持つ。もしかすると、原因と結果についての人々の理解を変えかねない、全く新しい科学分野の核心となる問題かもしれない。

今日、この質問に対する1つの答えが得られている。スペインのバルセロナ科学技術研究所(Barcelona Institute of Science and Technology)のモーガン・ミッチェル博士と数十人の共同研究者、および量子理論の最も混乱を呼ぶ予測に関するかつてない実験に参加した、世界中の10万人を超えるボランティアのおかげである。

ミッチェル博士らの結論は、すべての作用に説明が必要なわけではないというものだ。ミッチェル博士と共同研究者たちは、「もし人間の意思が自由だとすれば、原因のない物理現象が存在します」という。実証に基づく科学的手法を使って、自由意思という形而上学的概念を初めて基礎物理学とリンクさせた研究と言える。

まず、背景について少し説明しよう。量子力学の奇妙な特性の1つに、空間的、時間的に同じポイントに生成された複数の量子粒子が同じ存在を共有できることがある。このような関連は「量子もつれ(エンタングルメント)」と呼ばれ、粒子同士が動いてどれだけ離れても相互の関連は損なわれない。

続きはソースで

https://www.technologyreview.jp/s/88840/how-the-nature-of-cause-and-effect-will-determine-the-future-of-quantum-technology/
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引用元: 【量子のもつれ】すべての物理現象に原因はあるのか?量子技術の核心に迫る大実験

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1: 2018/12/20(木) 09:49:54.69 ID:CAP_USER
実用化されれば破壊的なインパクトを持つことで注目を集めている量子コンピュータ。この1年で、量子コンピュータの技術が急速に進展した。もし現在の技術トレンドが順調に続くならば実用的な量子コンピュータは2035年頃に登場すると期待できるが、乗り越えなければいけない技術課題も山積している。量子コンピュータ研究の最前線に立つ産業技術総合研究所(産総研)の川畑史郎氏に、現場研究者の視点で、研究開発の現状、課題、展望を解説してもらった。(JBpress)

■量子コンピュータは「夢のコンピュータ」なのか

「量子コンピュータ」とは、量子力学の原理を情報処理に積極的に利用したコンピュータである。

従来のコンピュータ(以下「古典コンピュータ」と呼ぶ)における情報の最小単位は0と1、すなわち「ビット」である。一方、量子コンピュータでは、0と1の重ね合わせ状態である「量子ビット」が情報処理の基本単位だ。もし、300量子ビットの量子コンピュータが存在すれば、2^300(2の300乗)の重ね合わせが実現できる。この数字は、宇宙を構成する全原子数2^261個よりも大きいという、天文学的に膨大な数である。量子コンピュータにおいては、この重ね合わせ状態に対して並列に情報処理を行う。その後、干渉効果を利用して答えが得られる確率を巧みに増幅して、答えを読み出す。

したがって、量子ビット数が1つ増えると並列度は2倍、量子ビットがn個増えると並列度は2^n倍、というように、指数関数的に増大する。一方古典コンピュータは「32ビットから64ビット」のようにビット数が2倍になると表現できる情報量が2倍になるだけで並列度は増大しない。このように、ビット(量子ビット)数と性能の関係が、量子コンピュータと古典コンピュータでは大きく異なる点に注意してほしい。

それでは、量子コンピュータは古典コンピュータの性能を圧倒的に上回る「夢のコンピュータ」なのだろうか?

実は、そう言い切ってしまうのはあまり正確ではない。古典コンピュータに対して量子コンピュータが指数関数的に高速になることが証明されている数学的問題はわずか60個程度である。だが、「それだけか」とがっかりする必要はない。その60個の中に、産業応用上極めて重要な問題が含まれている。それが、量子化学シミュレーションと量子機械学習である。つまり創薬(新薬の開発)、新材料設計、人工知能などの分野では、商用化された量子コンピュータによって圧倒的な処理性能が得られ、破壊的なインパクトがもたらされると期待されている。

続きはソースで
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引用元: 【量子コンピュータ】1年で集積度が驚異的に向上、量子コンピュータ実用化は2035年か

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1: 2018/09/24(月) 12:16:22.03 ID:CAP_USER
 電気通信大学の田島裕康特別研究員らは量子力学の性質を使う非常に小さな対象を操作する際の精度に限界があることを突き止めた。操作の精度を一定以上に高めようとすると、操作を行う装置のエネルギーのばらつきが大きくなることを導いた。次世代の高速計算機と期待される量子コンピューターなどで使う量子デバイスの設計に応用できるという。

 従来のコンピューターが0か1のビットを基本単位として計算するのに対し、量子コンピューターは0でも1でもある「重ね合わせ」の状態が存在する量子力学の性質を利用している。これを実現するには、レーザー発振器で光を打ち込んで超電導回路を操作したり、磁力を使って、量子力学で使われる磁石の性質(スピン)を変化させたりすることが必要だ。

続きはソースで

日本経済新聞
https://www.nikkei.com/article/DGXMZO35610010R20C18A9X90000/
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引用元: 【量子力学】量子力学「操作」に限界 電通大発見、計算機に応用も[09/21]

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1: 2018/07/31(火) 19:31:23.60 ID:CAP_USER
パデュー大学、北京大学、清華大学、量子物質科学共同イノベーションセンター(北京)などの研究チームは、ナノ粒子を毎分600億回という超高速で回転させる技術を開発したと発表した。人工物としてはこれまでで最も高速で回転するナノスケールのローターであるとしている。量子力学における真空の性質などを調べるための実験ツールとして利用できるという。研究論文は「Physical Review Letters」に掲載された。

レーザーによる光ピンセットの技術を用いて、170nm径サイズのシリカからなるダンベル型ナノ粒子を真空中に浮かべ、これを振動または回転させた。直線偏光しているレーザー光を用いるとナノ粒子は振動し、円偏光のレーザー光を用いるとナノ粒子を回転させることができる。

空中で振動するダンベル型ナノ粒子は、一種のトーションバランス(ねじり秤)として機能する。トーションバランスは微小なモーメントの測定に適しており、1798年に英国の科学者ヘンリー・キャヴェンディッシュが行った万有引力定数と地球の密度を測定する実験で使われたことでも知られる。

キャヴェンディッシュのトーションバランスは、両端に鉛球のついた天秤棒を細いワイヤーで吊り下げてバランスさせた装置であった。

続きはソースで

パデュー大学研究チームのTongcang Li氏とJonghoon Ahn氏 (出所:パデュー大学、写真:Vincent Walter)
https://news.mynavi.jp/article/20180731-672019/images/001l.jpg

(左)直線偏光のレーザー光によってダンベル型ナノ粒子が変位角θで振動。
(右)円偏光のレーザー光によってダンベル型ナノ粒子が回転 (出所:パデュー大学)
https://news.mynavi.jp/article/20180731-672019/images/002l.jpg

https://news.mynavi.jp/article/20180731-672019/
images


引用元: 【ナノテク】毎分600億回転するナノローターを開発、真空の謎解明に利用

毎分600億回転するナノローターを開発、真空の謎解明に利用の続きを読む
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